全生料基础墙砖金属光泽釉的配方工艺研究

何桥鹏

(景德镇欧神诺陶瓷有限公司,景德镇 333001)

1 前言

建筑陶瓷的釉面装饰性一直以来都是十分引人关注的热点，其中金属光泽釉面具有与生俱来的富丽尊贵的美感，给人以独特的艺术美感。金属光泽釉的研究起步较早，但纯生料体系在陶质墙砖上的应用则鲜有报道[1-2]。本文试制出了在无铅纯生料的基础釉中加入适量的锰、铜、钴等氧化物,在釉面形成特殊的金属质感膜产生出金属光泽，试制成一种适用于宽体辊道窑快速烧成的建筑陶瓷墙砖银灰色仿金属质感釉面外观的新型金属光泽釉。

2 研究过程

目前成熟的金属光泽釉的配方研究绝大部分集中在含铅硼原料、玻璃粉和熔块以及进口原料等特殊材料上，而在环保因素，成本因素及行业大环境低迷的前提下，试验需考虑在不引入含氧化铅等有毒物质为基本前提，同时需要满足“低温快烧”，以期符合绿色建材的要求，因此引入含铅原料和特殊材料并不符合绿色经济可持续的发展趋势。

釉面效果的主要决定因素是配方体系和烧成制度,在这两个决定试验结果的因素中，选取试制的釉料是在日产4万平方瓷片墙面砖的宽体辊道窑中进行烧成的,所以烧成制度就难以改变,试验采取控制变量法，在窑炉烧成曲线不变的前提下，选取配方架构作为研究对象，对金属光泽釉进行调试。

2.1 试样制备

釉料制备按料∶球石∶水=1∶2∶0.4,加入0.1wt%的CMC作为悬浮剂，0.35wt%的STPP（三聚磷酸钠）作为稀释剂,快速球磨30min，控制细度为325目一比重杯0.3-0.5，釉浆过100目筛;比重为1.84-1.86g/cm3采用刮釉方式施于经过一次素烧瓷片坯体(规格:300mm×600mm×9mm)的底釉层上,施釉层厚度为0.5-0.7mm，试验主要设备见表1，最高烧成温度1150-1170℃，烧成周期50min，烧成曲线见图1。

表1 实验设备

图1 烧成曲线

2.2 配方确定

采用钾长石、石英粉、硅灰石、碳酸钡、煅烧氧化铝、煅烧高岭土、煅烧滑石、煅烧氧化锌等为主要原料,添加氧化铜、二氧化锰、氧化钴等金属氧化物析晶剂，基础面釉不添加含铅原料，也无熔块类等特殊原材料，通过一系列的调和试验考察基础面釉配方对金属光泽釉的影响,通过合理调整配方进行了优化，实验所用矿物原料及化学组成见表2所示。

表2 试验原料种类及化学组成(%)

基础釉采用正交试验法进行调和实验，采用全生料作为主要原材料，同时对比了其他材料，设计X1-X6共6组系列配方，综合经济环保，原料易得，釉面质感，其中X6系基础釉釉面光洁细腻、光泽度高、平整度好、毛孔少，选择X6方案作为研究对象，基础釉配方见表3所示。

表3 基础釉配方(%)

析晶剂采用单因素试验法与正交试验法。通过在X6基础釉每百克干料中引入不同种金属氧化物100:2及100:8进行单因素试验，研究其对釉面光泽的影响。结果表明，引入析晶剂单样后釉面并无明显金属效果产生，氧化锆、氧化钛及氧化镍随着引入量增加，釉面光泽度减弱，而氧化铜、氧化钴及氧化锰随着引入量增加，釉面光泽度相应提升。单样试验光泽度结果见表4所示。

表4 析晶剂单样试验（%）

通过在X6系基础釉每百克干料中引入不同种金属氧化物100:10-100:15设计5组正交试验对比其对釉面金属效果的影响。

表5 析晶剂配比试验

表6 析晶剂掺杂试验

析晶剂配比方案为D时，银灰色金属效果最强，同时在此基础上比较了分别掺杂和氧化钛、氧化锆、氧化钴、氧化镍，讨论对银灰色金属光泽的影响。

3 工艺特点

3.1 基础釉成分对釉面效果的影响

基础釉的配比影响着釉的熔融温度及烧成时间的长短,所以在控制硅及铝含量的同时应注意两者与熔剂的配比，基础釉效果对比见表7。本实验对比了在相同烧成条件下,硅铝比及硅铝总量比熔剂总量对釉面质感有显著的影响，其中X6方案釉面细腻平整，对金属光泽产生更为有利[3]。

表7 基础釉效果

试验发现X6系基础釉中ZnO含量对金属光泽釉的产生有显著的影响，ZnO的量与是否出现银灰色金属光泽的关系很大,固定基础釉为X6系列析晶剂配比为D3，改变氧化锌含量，试验表明氧化锌含量12%，此时玻璃质感的墨绿色面釉转变为银灰色金属效果，光泽感强，继续增加ZnO含量釉面趋于无光泽，ZnO含量对金属光泽的影响见图2。有文献表明，ZnO在釉料在形成以硅锌矿为结晶相和以锌铝尖晶石微晶相，少量的氧化锌熔于基础釉中促进助熔，当ZnO含量达到一定比例时产生使玻璃相易于分相的作用，促进釉层表面产生尖晶石类结晶相，均匀地呈现金属光泽[4-5]。

图2 不同氧化锌添加量釉面效果对比

3.2 析晶剂含量对金属光泽效果的影响

析晶剂在基础釉达到饱和时釉面才容易产生金属光泽效果[6]，配比试验中，设计了5组试验，并从中优选了D组作为掺杂试验的研究对象，随着氧化铜和二氧化锰总量增多，银灰色金属膜趋于无光，失去金属光泽。掺杂试验中引入分别掺杂2%的单样析晶剂时，D1-D4均表现出金属光泽性，其中氧化钴和氧化钛金属光泽更强，掺杂8%的单样析晶剂时，D5-D7表现出金属光泽性，D6釉面棕灰色无光但有金属质感，D8釉面棕黑色釉层通体无光且无金属质感，这说明掺杂量较少时，氧化物有较强的助熔能力，倾向于形成硅酸盐玻璃，可以有效提高釉面光泽度，含量较多时，更倾向于提升釉面温度，从而影响了釉面金属光泽[7-8]。

4 结论

本文采用钾长石、石英粉、硅灰石、碳酸钡、煅烧氧化铝、煅烧高岭土、煅烧滑石、煅烧氧化锌等为主要原料调制基础面釉,添加氧化铜、二氧化锰、氧化钴等金属氧化物析晶剂制备全生料无铅金属光泽釉，确定了X6系列基础釉釉面质感最优，且其中氧化锌含量对金属光泽形成具有重要影响，其含量12%时，银灰色金属光泽最强，基础釉为100时，析晶剂配比氧化铜8氧化锰6时，氧化钴氧2和氧化钛2时，此时釉面金属效果最强。